石羊河流域中部太阳辐射变化的特征分析

利用2007-2010年石羊河流域中部观测的太阳辐射资料,结合下垫面和天气变化状况,应用数理统计,综合分析太阳辐射相关因子变化。结果表明：近年来年平均总辐射、反射辐射、地表长波辐射、大气逆辐射和净辐射总量分别为6 030.9 MJ•m^-2、1 596.1 MJ•m^-2、11 764.7 MJ•m^-2、8 892.8 MJ•m-²和1 563 MJ•m^-2。年内相关辐射变化均呈单峰形,夏季（6-8月）处于高位,冬季（12月和1-2月）相对较低。地表反射率随着下垫面植被的增加逐步减小,冬季最大值为0.329,秋季（9-11月）最小值为0.241。晴好天气下除大气逆辐射近似波动的一条直线外,其余呈单峰形,一般地表长波辐射的峰值在中午前后滞后于总辐射的峰值1～2 h;阴雨雪天气,短波和长波辐射的日变化比较复杂,呈现多个峰值和谷值。春季和夏季阵性降雨后,云间大气透明度好,出现总辐射瞬时值异常增大,超过太阳常数的现象,最大超过159 W•m^-2,云对辐射具有附加效应。云量影响辐射量的变化,大气逆辐射在同一季节,典型晴天值要小于多云和阴雨（雪天）天气,净辐射在日出日落前后均出现正负值之间的跳变,但云可以减少跳变的幅度。     

塔克拉玛干沙漠腹地净辐射变化特征

利用塔克拉玛干沙漠大气环境监测站(塔中站)直接探测的辐射资料,计算了流动沙漠区近地层净辐射值,并对其变化特征进行分析。结果表明:净辐射的连续日变化对天气现象有不同程度的反映,1月天气现象较少,逐日净辐射上下变动的离散度较小,4月最大。沙漠区净辐射值并不大,要比同一季节中纬度裸地低。净辐射早晚两次改变符号,通过零值的时间约比日出落后40~60 m in,比日落提前60~90 m in。净辐射的极大值一般均出现在12:00时,有些月份出现在10:00时,极大值出现时,天空大多为云覆盖,但太阳未被遮蔽,大气透明度良好;负的极小值一般出现在少云天气的夜间。不同天气条件下净辐射有很大变化,但平均特征与晴天接近,白天晴天净辐射的值最高,而夜间晴天的值最低。     

长武塬区光合有效辐射的基本特征及气候学计算

利用长武农业生态试验站2010年气象观测资料,分析了长武塬区光合有效辐射及其占太阳总辐射比例系数的日变化、季节变化特征和影响因素。结果表明:就日变化过程而言,光合有效辐射和总辐射趋势一致,晴天呈单峰型,起伏平滑;阴天的形状则不稳定,最大值出现在12∶30~15∶00之间。光合有效辐射具有明显的季节变化特征,春夏较大,秋季次之,冬季最小,从春到冬其平均日总量分别为6.32、7.23、5.63MJ/m2和3.58MJ/m2。光合有效辐射系数阴天大,晴天小;就月平均值而论,6月份最大,为0.423,1月份最小,为0.327。根据观测数据,论文给出了适合该地区的光合有效辐射计算的经验模型。     

敦煌戈壁地区净辐射变化特征

利用敦煌双墩子戈壁试验站2008年12月至2009年12月的塔站观测资料,分析该地区净辐射的概率分布、日变化、年变化和典型天气下的变化特征,结果表明：① 净辐射在-100~0 W/m²之间存在一个明显的峰值分布区间,其年平均净辐射为43.88 W/m²;② 净辐射有明显的日变化规律,最大值出现在正午,最小值出现在日落后,净辐射日变化的季节差异明显;③ 在晴天、阴天和沙尘天气条件下,净辐射变化特征差别较大,变化规律、极值大小和到达极值时间均不相同,不同天气下的净辐射有其各自特殊性。     

宁夏太阳辐射逐日、月、年总量的变化特征

利用银川及固原站5年太阳辐射实际观测资料建立的地方模拟推算式,模拟了宁夏全区20个站点1971-2006年太阳日辐射通量、累加月、年总辐射量.通过对2个站模拟值及实测值日月年辐射量的比较分析,得知银川站模拟推算值较实测值偏大,固原站偏小,但2个站模拟趋势与实测值一致.通过对银川及固原站的辐射通量模拟效果用平均偏差、平均绝对偏差、均方根偏差、平均绝对误差检验,2个站均方根偏差稍大,平均绝对误差银川站小于13%,固原站小于17%,模拟效果较好.累加的月、年太阳辐射区域性季节变化特点:北部干旱少雨的银川站月总量模拟值与实测值年际变动均为减少趋势,年总量累加模拟值与实测结果一致、均为减少趋势;阴湿多雨的南部固原站3,4,5,6月份月总量与实测值均为明显增加趋势,7月为弱增加趋势,其他月份均为减少趋势,年总量实测值为弱增加趋势,累加模拟值表现为平稳趋势.全区年总太阳辐射量年际(1971-2006年)变化特点为,多数站点呈明显增加趋势,少数站点呈明显减少趋势,个别站点呈基本平稳趋势.     

额济纳绿洲柽柳灌丛辐射特征与热量平衡研究

根据黑河下游额济纳绿洲柽柳灌丛波文比-能量平衡法的实测资料,分析了该地区的辐射特征,研究了热量平衡各分量的变化特征及热量平衡规律。在绿洲内部,其太阳辐射、净辐射具有明显的日进程和季节变化规律;太阳辐射月总量最大值(2133325.0kW.m-2)出现在6月份,最小值(133325.0kW.m-2)出现在10月份;在柽柳灌丛生态系统的热量平衡中潜热通量占能量支出量的62.85%,感热通量占32.85%,土壤热通量占4.44%。在日变化中,潜热在上午大于感热,在下午,由于湍流加剧,感热交换大于潜热。     

CO2 浓度升高与氮肥施用对棉田土壤氮素的影响

设置半封闭开顶式人工气候室,研究大气CO2浓度升高与不同施氮肥处理相互作用对新疆滴灌棉田土壤氮含量变化的影响。在不同CO2浓度（360、540 μmol•mol-1和720 μmol•mol-1）条件下,不同施N处理（0、150、300 kg•hm-2 和450 kg•hm-2）对棉花花铃期0~20 cm和20~40 cm土壤NH+4 N、NO-3 N和全N含量变化进行测定。结果显示：相对于对照CO2 浓度处理,当CO2浓度为540 μmol•mol-1时,各施氮水平下土壤NO-3 N含量降低,且高氮处理下降低更为显著,全N含量无显著变化;土壤NH+4 N含量在N0、N150水平有小幅度增加,在N300、N450水平降低。当CO2 浓度为720 μmol•mol-1时,土壤NO-3 N、全N含量仍是降低的,但降低幅度低于CO2 540处理;而土壤NH+4 N含量表现为显著增加。每个CO2浓度处理下,随着施氮肥水平增加,土壤NH+4 N、全N含量呈增加趋势,但高N处理增加比例低于低N处理;土壤NO-3 N含量变化不大。总体比较,CO2 540 N300处理,土壤NO-3 N含量显著低于其他C、N组合。0~20 cm、20~40 cm两个土层之间,土壤中不同N素变化趋势基本一致,但0~20 cm土层土壤N养分含量变化更为明显。研究表明：大气 CO2浓度升高为540 μmol•mol-1时,在施N 300 kg•hm-2处理下,更有利于棉花对土壤N尤其是NO-3 N养分的吸收利用。     

近30 a新疆达坂城风区大风特征及其变化规律

利用新疆达坂城风区1981-2010年的逐月大风日数、平均风速、风向等资料,运用线性回归分析其大风年、季、月的时间变化特征及趋势,同时利用Mann Kendall突变检验及小波分析法,对大风进行突变和周期特征分析。结果表明：近30 a来,大风日数呈显著的减少趋势,倾向率为-31.3 d·（10a）-1,其中夏季减少速度最快;平均风速减小倾向率为-0.55 m·s-1·（10a）-1,2002年后风速开始明显减小,秋季平均风速减小趋势最为显著;风区主导风向为偏西风（WNW、W）和东南风（SE、SSE）,随时间的变化,由春季的偏西风转为冬季的东南风;大风日数、平均风速分别在1997年和2001年出现突变性减少（减小）,在不同时段内均存在多个振荡周期,但4 a左右的高频振荡周期一致性较好。     

新疆农田化肥施用现状调查与评价

以新疆2005-2011年测土配方施肥项目为基础,采用农户抽样调查的方法,对测土配方施肥项目87个县（市）的363 645户调查数据进行分析和评价。结果表明：新疆耕地的化肥施用量为377.55 kg•hm-2,N、P2O5、K2O比例为1[JP18]∶[JP]0.62[JP18]∶[JP]0.08。小麦的化肥施用量345.45 kg•hm-2,N、P2O5、K2O化肥施用比例为1[JP18]∶[JP]0.62[JP18]∶[JP]0.05,化肥效率为15.7 kg•kg-1;玉米的化肥施用量372.45 kg•hm-2,N、P2O5、K2O比例为1[JP18]∶[JP]0.62[JP18]∶[JP]0.07,化肥效率为28.18 kg•kg-1;棉花化肥施用量451.50 kg•hm-2,N、P2O5、K2O比例为1[JP18]∶[JP]0.58[JP18]∶[JP]0.07,化肥效率为10.88 kg•kg-1;葡萄化肥施用量659.25 kg•hm-2,N、P2O5、K2O比例为1[JP18]∶[JP]0.89[JP18]∶[JP]0.33,化肥效率为59.62 kg•kg-1。新疆肥料投入区域差异较大,南疆单位面积用肥量明显高于北疆,南疆化肥施用量474.45 kg•hm-2,北疆化肥施用量317.85 kg•hm-2。施肥量还存在经济作物高于普通作物的现象。     

董志塬核心区降雨侵蚀力时间分布及变化趋势

利用董志塬中部西峰气象站1951-2011年逐日降雨量资料,采用日雨量侵蚀力模型、趋势系数和Mann Kendall突变检验法,分析董志塬核心区61 a来降雨侵蚀力的年内分布和年际变化特征。结果表明：① 董志塬核心区降雨侵蚀力在706.9~3 200.6 MJ•mm•hm-2•h-1•a-1,平均为1 634.7 MJ•mm•hm-2•h-1•a-1;其中7-9月降雨侵蚀力占全年的72.6%,冬季自1954年以来无侵蚀性降雨发生。② 61 a来年降雨侵蚀力变化趋势系数为0.005,春、秋两季有一定程度的下降,而夏季表现为上升趋势,但趋势均不显著。③ 突变检测表明,降雨侵蚀力波动幅度逐渐增加,表现为变率突变。其中,春季降雨侵蚀力标准差和变异系数在1972年前后增加了38.5%和47.8%;夏季4个变化阶段（1951-1969年、1970-1976年、1977-1984年和1985-2011年）降雨侵蚀力标准差和变异系数增加了36.3%和11.0%;秋季波动幅度略有减小趋势;年降雨侵蚀力标准差和变异系数在1952-1961年、1962-1974年、1975-1986年和1987-2011年4个阶段显著上升。尽管61 a来研究区降雨侵蚀力没有明显增加,但其变率突变将造成在波峰年对土壤更严重的侵蚀危害。     

CMIP5多模式集合对黄土高原地表辐射的模拟

利用WCRP CMIP5提供的20个全球气候模式的模拟结果,采用多模式集合分析方法,分析了我国黄土高原地区1861-2005年地表辐射的变化特征。结果表明:黄土高原地区地表短波辐射和净辐射呈减小趋势,长波辐射呈增大趋势。向下短波和向上短波辐射下降幅度分别约为6.73W·m-2·100a-1和1.69W·m-2·100a-1,向下长波和向上长波辐射增加幅度分别约为5.3W·m-2·100a-1和2.53W·m-2·100a-1,地表净辐射下降幅度大约为2.26W·m-2·100a-1。地表净辐射变化主要以向下短波辐射的影响为主。全球变暖,温度升高,引起了天空总云量增加、降水增加、蒸发增强、表层土壤湿度降低、LAI增大、积雪覆盖面积缩小等变化,这些变化共同作用引起地表辐射变化,最终反馈给气候系统,导致气候进一步变化。     

冀北山地白桦全生长季树干液流特征

依据组织热平衡原理,运用热扩散探针法,于2015年3月1日-2016年3月1日对冀北山地小五台山自然保护区白桦的树干液流速率进行连续监测,并同步观测气温、相对湿度、净辐射、总辐射、风速等环境因子的变化,研究其树干液流特征及其与环境因子的关系。结果表明:1)小五台地区白桦树干液流启动于4月下旬,结束于10月上旬,前后历时160多天。晴天条件下,不同月份树干液流速率日变化均呈典型的单峰曲线。2)生长季各月白桦树干液流速率日均值变化表现为单峰型,以7、8月最高,分别达到0.074和0.083kg·h~(-1)·cm~(-1);5、6、9月次之,达到0.06kg·h~(-1)·cm~(-1)以上。3)白桦5-9月单株日耗水量在65.04-86.69kg·tree-1·d-1之间;生长季单株总耗水量11452.07kg·tree-1,其中以7、8月耗水量最大,分别为2374.32和2687.24kg·tree-1。4)白桦树干液流速率与空气温度、净辐射、总辐射、水汽压亏缺呈极显著正相关,与空气湿度呈显著负相关,与风速相关关系不显著。辐射和气温是影响白桦树干液流速率的主要因子。     

黄土高原不同土壤类型有机碳密度与储量特征

土壤有机质的理化特性是黄土高原地区水土保持及生态修复的重要物质基础,充分了解黄土高原区不同土壤类型的有机碳密度与储量,对生态建设具有重要的实际意义。利用第二次全国土壤普查数据,对黄土高原不同土壤类型0～20 cm表层土体有机碳密度及储量进行估算,并分析两者的空间特征。结果表明：黄土高原区土壤有机碳密度加权平均值为2.00 kg·m-2,棕壤碳密度值最高,为15.56 kg·m-2,风沙土最低,仅为0.24 kg· m-2,空间上呈中间低四周高的分布格局。黄土高原地区总碳储量为1 239.85 Tg（1 Tg=1012 g）,灰褐土及黄绵土碳储量较高,两者占总体的46.86%,灰漠土、冻漠土、碱土较低,总量仅占0.17%,空间上呈由西北向东南递增的分布规律。黄绵土、风沙土在黄土高原区分布较广,但两者碳密度较低。因此,在今后的生态修复措施中,提高两者有机碳含量十分关键。     

近51 a伊犁河谷热量资源时空变化

基于伊犁河谷10个气象站1960-2010年年平均气温、≥0 ℃和≥10 ℃积温及无霜冻期气象资料,采用线性趋势分析、[WTBX]t-检验、[WTBZ]Kriging空间插值等方法,对伊犁河谷近51 a的热量资源时空变化特征进行分析。结果表明：① 热量资源的空间分布总体呈现平原地区多山区少的特点;② 近51 a伊犁河谷的热量资源呈增加趋势,年平均气温、≥0 ℃和≥10 ℃积温及持续日数、无霜冻期分别以0.43 ℃·（10a）-1、89.9 ℃·d·（10a）-1、88.0 ℃·d·（10a）-1、4.0 d·（10a）-1、3.2 d·（10a）-1和5.4 d·（10a）-1的倾向率上升,51 a来分别增加了2.2 ℃、458.5 ℃·d、448.8 ℃·d、20.4 d、16.3 d和27.5 d。并且各热量资源要素在20世纪90年代中后期发生突变,突变后年平均气温、≥0 ℃持续日数和无霜冻期在平原地区增幅最大,在山间盆地增幅较小。≥0 ℃与≥10 ℃积温在丘陵地区增加最明显,在山间盆地增加最少。而≥10 ℃持续日数在山间盆地增加最多,在平原地区增加最少。     

干旱区典型城市云对太阳辐射的影响

太阳辐射变化对气候和环境至关重要,而云可以对太阳辐射造成显著影响。为研究干旱区典型城市云对太阳辐射的影响,以乌鲁木齐为例,采用NASA地球观测系统(EOS)"云与地球辐射能量系统(CERES)"的SSF数据集的云和辐射资料,分析了该地区2006年1月至2015年12月云物理属性、云辐射强迫的年变化特征。结果表明:云对大气层顶和地面的短波辐射强迫均为负值,分别为-253.7 W·m~(-2)和-249.0 W·m~(-2),产生冷却效应,且大气层顶冷却效果更显著,时间变化波动较小;10 a均呈现降低趋势;年内变化接近对称单峰分布,峰值出现于7月,分别为-391.3 W·m~(-2)和-355.0 W·m~(-2)。季节分布为夏季大,冬季小,春秋季居中,且春季略大于秋季。该地区各云物理属性参量的年变化特点与云短波辐射强迫具有不同程度的相似性。     

基于农业生态区域模型的黑河流域土地资源承载力

采用国内外广泛采用的农业生态学（AEZ）模型,估算黑河流域土地资源承载力,探讨影响土地资源承载力的主要因素,并通过人口压力指数对计算结果进行分析评价,最后与黑河流域的实际情况相结合,给出提高黑河流域人口承载力的相关建议。研究表明：黑河流域人口压力指数为1.13,基本处于适宜状态,但可承载人口密度较低,按人均热量消耗和人均蛋白质消耗计算,分别为15.14人•km-2和13.77人•km-2,大于联合国制定的干旱区人口密度7人•km-2的界限,但小于半干旱区20人•km-2的临界值,而且分布极不均匀,水分是土地资源承载力的主要自然限制因子。     

一次暴雨过程云中液态水微物理属性垂直分布

采用美国宇航局NASA的CloudSat卫星加载的云廓线雷达反演资料2B CWC RVOD和2B CLDCLASS,以2008年4月28日发生在新疆北部沿天山一带的暴雨过程为例,分析云中液态水粒子有效半径、粒子数浓度、液态水含量等微物理属性的垂直分布特征。结果表明：此次暴雨过程中,云层分布在1～12 km高度, 但云中液态水分布在6 km以下。云中液态水粒子半径的高值区出现在云层的中部,而峰值出现在约3 km高度处,云体边缘是低值区,且有效半径小于5 μm 的粒子在所有高度均有分布,占所有粒子的71.19%,在3～4 km高度层分布比例最大。大于20 μm的粒子仅占1.27%,且集中分布于云中液态水中部2～5 km;液态水含量随云层高度的增加而有所降低,液态水含量大于500 mg·m-3仅占0.08%,且分布在2~3 km;云中液态水粒子数浓度在垂直高度上存在明显的分层现象,云层越低,云中液态水粒子数浓度越高,粒子数浓度小于20个·cm-3,占25.26%,且随高度的增加而增加,而浓度大于60个·cm-3的粒子占12.28%,主要分布在2~5 km,且云层中部偏下处分布较多。     

新疆地面太阳辐射及其CERES/SSF卫星资料适用性研究

采用2017年辐射数据,研究新疆11个地面观测站点的太阳总辐射时空分布特征,发现总辐射辐照度日变化呈单峰分布,日照时数夏季最高,约17 h,春秋季次之,分别为14 h、15 h,冬季最小,仅为12 h;季节平均最大值出现在和田站的春季,为589.61 W·m~(-2),最小约为102.29 W·m~(-2),出现在乌鲁木齐站的冬季。卫星反演辐射空间分布特征显示:春季南疆辐照度明显高于北疆,夏季平均辐照度分布与全年最为相似,冬季次之,秋季南北疆差异不大,季节差异在阿克苏最小。从卫星和地面辐射数据的拟合分析可见,方差分析中南疆F值均较高,最高达6 215.53,即晴空条件下,CERES/SSF(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System/Single Satellite Footprine)卫星资料在南疆的反演效果优于北疆及吐—哈盆地。     

荒漠-绿洲芦苇地蒸散量及能量平衡特征

运用波文比-能量平衡法,对荒漠绿洲芦苇地的蒸散量及能量通量进行了连续的测定,并对芦苇地蒸散特点和能量平衡特征进行了分析和探讨。结果表明:①芦苇的蒸散速率日变化表现出明显的昼夜变化,蒸散量随着芦苇的不同生长阶段存在明显的季节变化,生长季芦苇地总蒸散量为252.5 mm,各阶段降水量均不能满足蒸散发的需水要求,需要地下水的补给。②地下水作为干旱区绿洲的主要水源,其对绿洲蒸散发耗水的影响也是极为重要。净辐射是芦苇地蒸散耗水的能量来源和驱动力,气温是蒸散发的主导影响因子。风速在这些主导因子的影响下,起到加速的作用。③荒漠绿洲芦苇地平均感热通量峰值一般在250~300 W/m2之间,潜热通量平均最大值120~230 W/m2,平均土壤热通量峰值约20 W/m2。6月感热通量在地面能量交换中占主要地位,感热通量占净辐射的52.7%,潜热通量占净辐射的42.6%。7月潜热通量占净辐射的55.0%,感热通量占净辐射的40.4%。9月感热通量占净辐射的60%以上,潜热通量仅占净辐射的30%。土壤热通量约占净辐射的8%。     

黄河源区玛曲3次积雪过程能量平衡特征

利用中国科学院黄河源区气候与环境综合观测研究站2011年12月至2012年3月的观测资料,对比分析了黄河源区玛曲3次积雪过程地表辐射和能量平衡特征,结果表明:受雪面较大反照率的影响,降雪后净辐射减小显著,3次降雪前、后净辐射分别为154、200、210 W·m~(-2)和93、129、130 W·m~(-2)。3次降雪后及融雪后,地—气能量交换受天气条件和土壤冻融状态的影响较大:第1次降雪后较低的气温和地表温度并没有影响冻结土壤原本就较弱的蒸发能力,潜热通量在降雪前、后及融雪后量值较小且相差不大;第2次降雪后的2月18日,较大的风速(≥4 m·s~(-1))和较强的太阳辐射加快了积雪的升华,潜热通量量值较大,日均值高达118 W·m~(-2),风速与潜热通量同步变化,且峰值同时出现(分别为15 m·s~(-1)和300 W·m~(-2)),积雪升华消耗能量使地表温度降低并低于气温,出现负感热通量,日均值为-8 W·m~(-2),峰值达-40 W·m~(-2),融雪后感、潜热通量很快达到降雪前的水平;第3次降雪后的2月29日至3月3日,浅层土壤温度由-1℃逐渐上升并维持在冻土可融化温度-0.18℃左右,冻土壤融化吸收热量,潜热通量与降雪前相比增加不明显,3月4日是积雪融化的最后一天,较湿的土壤和融雪水蒸发释放潜热,潜热通量较3月3日显著增大;积雪融化后,潜热通量受浅层土壤蒸发能力增强的影响较降雪前明显增大。